cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2018-21-6-79-91caht-1405Research ArticleАВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКАAVIATION, ROCKET AND SPACE TECHNOLOGYДИНАМИЧЕСКАЯ ДИСЦИПЛИНА ФОРМИРОВАНИЯ ПОТОКОВ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ОБЩЕСИСТЕМНОЙ ИНФОРМАЦИИDYNAMIC DISCIPLINE OF PARALLEL SERVICE IN CONCEPT FLIGHT AND FLOW – INFORMATION FOR A COLLABORATIVE ENVIRONMENTРудельсонЛ. Е.Rudel'sonL. E.

Рудельсон Лев Ефимович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры управления воздушным движением

Lev E. Rudelson, Doctor of Engineering Sciences, Professor, Air Traffic Management Chair

l-rudelson44@yandex.ruСмородскийС. Н.SmorodskiyS. N.

Смородский Станислав Николаевич, инженер по навигации, радиолокации и связи

Stanislaw N. Smorodskiy, Radio Navigation, Radars and Communication Engineer

stas_avas@mail.ruЧернышеваВ. А.ChernyshyovaV. A.

Чернышева Виктория Александровна, старший преподаватель кафедры управления воздушным движением

Victoriya A. Chernyshyova, Senior Lecturer, Air Traffic Management Chair

dc-10-40f@mail.ruМосковский государственный технический университет гражданской авиацииРоссияMoscow State Technical University of Civil AviationRussian FederationМосковский центр автоматизации управления воздушным движениемРоссияMoscow Center of Air Traffic Management AutomationRussian Federation2018261220182167991Copyright © Рудельсон Л.Е., Смородский С.Н., Чернышева В.А., 20182018Рудельсон Л.Е., Смородский С.Н., Чернышева В.А.Rudel'son L.E., Smorodskiy S.N., Chernyshyova V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1405

Международной организацией гражданской авиации (ИКАО) опубликованы документы, регламентирующие деятельность по увеличению интенсивности полетов. Предлагается на основе технических достижений в области связи, навигации и наблюдения внедрить качественно новые принципы организации воздушного движения. Существующая технология диспетчерского обслуживания основана на принципе регулирования движения воздушных судов с помощью механизма обратной связи. В качестве модели процесса управления выступает план использования воздушного пространства. Отклонения измеряемых параметров движения самолетов от рассчитанных значений могут порождать предпосылки к потенциально конфликтным ситуациям и требуют диспетчерского вмешательства. Инструментом регулирования является новое распределение бортов по месту, времени и высоте. Следуя указаниям диспетчера, пилот либо переходит на обходной маршрут, либо меняет эшелон или скорость. Минимум вмешательств в действия пилота является одним из критериев оценки деятельности диспетчера. Суть предложений ИКАО состоит в переходе от «следящей» системы, реагирующей на отклонения от сбалансированной модели, к системе управления, прогнозирующей тенденции изменения воздушной обстановки в реальном времени. Для воплощения этой возможности необходимо, чтобы в каждом наземном центре и у каждого экипажа имелась непротиворечивая информация о реальной картине событий и ее развитии, чтобы каждое новое намерение (решение) моделировалось, согласовывалось с коллегами и фиксировалось в планах полетов. Для успеха совместного регулирования обстановки необходима компьютерная поддержка в сфере аэронавигационного обеспечения принятия решений, а также быстродействующие алгоритмы оценки текущих параметров процесса обслуживания воздушного движения, таких как текущая пропускная способность аэродромов и секторов, затрагиваемых готовящимися изменениями. В статье обсуждается динамическая модель коллективного формирования и обслуживания потоков с использованием общесистемной информации. Модель построена как многоканальная система с приоритетами. Приведены аналитические оценки пропускной способности. Критериями оценки выбраны показатели вероятности отказа и среднего времени ожидания обслуживания (отказами считаются направление борта на запасной аэродром, уход на второй круг, задержка вылета и т. п.). Предложенные аналитические зависимости подтверждены имитационными компьютерными экспериментами на статистической модели.

The International Civil Aviation Organization (ICAO) has published documents regulating the measures aimed to increase the intensity of flights. It is supposed to introduce qualitatively new principles of air traffic management based on the technical achievements in the field of communication, navigation and surveillance. The existing dispatching service technology is based on the principle of regulating the flow of aircraft through the feedback mechanism. The plan of the airspace utilization is used as the model for the management process. Deviations in the measurand of the aircraft movement from the calculated values can create prerequisites for potentially conflict situations and require the intervention of air traffic controller. The adjustment tool is a new distribution of the aircraft in their place, time and height. Following the instructions of the dispatcher, the pilot either proceeds to the bypass route, or changes either the altitude or speed. Minimal interference in the actions of the pilot is one of the criteria for assessing the controller’s work. The essence of ICAO's proposals is in the transition from the "tracking" system which responds to the deviations from the balanced model to the control system which predicts the tendencies to changing the air situation in real time. In order to realize this intention, every ground center and every crew should have consistent information about the real situation in the air and its development, so that each new intention (decision) is modeled, agreed on by the colleagues and fixed in flight plans. To reach the success in co-regulation of the situation it is important to have computer support in the field of aeronautical maintenance of decision-making, as well as high-speed algorithms for assessing the current parameters of the air traffic servicing process, such as handling capacity of aerodromes and terminals related to the changes being prepared. The article discusses the dynamic model of collective formation and flow maintenance using system-wide information. The model is built as a multi-channel system with priorities. Analytical estimates of the throughput are given. Criteria for the assessment are the indicators of the probability of failure and the average waiting time for maintenance by controller (refuses include the direction of the aircraft to the alternate aerodrome, repeated circle of landing, delayed departure, etc.). The proposed formulae are confirmed by the results of simulation computer experiments and statistical modeling.

организация воздушного движенияиспользование воздушного пространстваформирование потоков самолетовмодели распараллеливания вычисленийдисциплины приоритетного обслуживанияair traffic managementuse of airspaceformation of aircraft flowsmodels of parallel computingdisciplines of service with prioritiesReferencesБестугин А.Р. Автоматизированные системы управления воздушным движением / А.П. Плясовских, А.Д. Филин, А.Ю. Шатраков. Челябинск: Фонд развития Аэронавигации им. Г.Н. Пирогова, 2016. 367 с.Bestugin, A.R., Plyasovskikh, A.P., Filin, A.D. and Shatrakov, A.Yu. (2016). Avtomatizirovannye sistemy upravleniya vozdushnym dvizheniyem [Automated air traffic management systems]. Chelyabinsk: The Fund for the Development of Air Navigation, 367 p. (in Russian)Дегтярев О.В., Зубкова И.Ф. Программы развития систем организации воздушного движения Европы и США (SESAR и NextGen). М.: ГосНИИ АС, 2011. 256 с.Degtyarev, O.V. and Zubkova, I.F. (2011). Programmy razvitiya sistem organizatsii vozdushnogo dvizheniya Evropy i SSHA (SESAR i NextGen) [Programs for the development of air traffic management systems in Europe and the US (SESAR and NextGen)]. Moscow: GosNII AS, 2011, 256 p. (in Russian)Габейдулин Р.Х. Задача динамического регулирования потоков воздушного движения задержками вылетов воздушных судов // Труды ГосНИИ АС. Сер. Вопросы авионики. 2018. № 2. С. 39–53.Gabeydulin, R.Kh. (2018). Zadacha dinamicheskogo regulirovaniya potokov vozdushnogo dvizheniya zaderzhkami vyletov vozdushnikh sudov [The task of dynamically regulating the flow of air traffic by delays in departures of aircraft]. Trudy GOSNII AS. Ser. Voprosy avioniki [Proceedings of GosNII AS. Ser. Avionics questions], no. 2, pp. 39–53. (in Russian)Евдокимов К.П. Основные этапы развития Единой системы организации воздушного движения в Российской Федерации // Военный научно-практический вестник МО РФ. 2015. № 1(2). С. 29–32.Evdokimov, K.P. (2015). Osnovnye etapy razvitiya Edinoy sistemy organizatsii vozdushnogo dvizheniya v Rossiyskoy Federatsii [The main stages of the development of the Unified Air Traffic Management System in the Russian Federation]. Voennyy nauchno-prakticheskiy vestnik MO RF [Military Scientific and Practical Bulletin of the Ministry of Defense of the Russian Federation], no. 1(2), pp. 29–32. (in Russian)Князевский Д.А. Организация и обслуживание воздушного движения: учебное пособие. Ульяновск: УВАУ ГА(И), 2011. 201 с.Knyazevskiy, D.A. (2011). Organizatsiya i obsluzhivaniye vozdushnogo dvizheniya [Organization and maintenance of air traffic]. Uchebnoye posobiye [Tutorial]. Ulyanovsk: UVAU GA(I), 201 p. (in Russian)Дегтярев О.В., Зубкова И.Ф. Методы и особенности математического моделирования систем организации воздушного движения // Известия РАН. Теория и системы управления. 2012. № 4. С. 62–76.Degtyarev, O.V. and Zubkova, I.F. (2012). Metody i osobennosti matematicheskogo modelirovaniya sistem organizatsii vozdushnogo dvizheniya [Methods and features of mathematical modeling of air traffic management systems]. Journal of Computer and Systems Sciences International. Ser. Teoriya i sistemy upravleniya [Ser. Theory and Control Systems], no. 4, pp. 62–76. (in Russian)Борсоев В.А. Принятие решения в задачах управления воздушным движением. Методы и алгоритмы / Г.Н. Лебедев, В.Б. Малыгин, Е.Е. Нечаев, А.О. Никулин, Пхон Чжо Тин. М.: Радиотехника, 2018. 432 с.Borsoev, V.A., Lebedev, G.N., Malygin, V.B., Nechayev, Ye.Ye., Nikulin, A.O. and Tin, Pkhon Chzho. (2018). Prinyatiye resheniya v zadachakh upravleniya vozdushnym dvizheniyem. Metody i algoritmy [Decision Making in Air Traffic Management Tasks. Methods and Algorithms]. Moscow: Radio Engineering, 432 p. (in Russian)Жильцов И.Е., Митрофанов А.К., Рудельсон Л.Е. Оценка пропускной способности в задаче совместного планирования потоков воздушных судов // Научный Вестник МГТУ ГА. 2018. Т. 21, № 2. С. 83–95.Zhiltsov, I.E., Mitrofanov, A.K. and Rudelson, L.E. (2018). Otsenka propusknoy sposobnosti v zadache sovmestnogo planirovaniya potokov vozdushnikh sudov [Estimating Throughput in the Collaborative Planning of Aircraft Flows]. Civil Aviation High Technologies, vol. 21, no. 2. (in Russian)Перебейнос С.В., Черникова М.А. Динамическая дисциплина приоритетного обслуживания на компьютерной сети // Научный Вестник МГТУ ГА. 2008. № 132. С. 65–72.Perebeynos, S.V. and Chernikova, M.A. (2008). Dinamicheskaya disstiplina prioritetnogo obsluzhivaniya na komputernoy seti [Dynamic arrangement of Priority Processing on the Computing Network]. The Scientific Bulletin of the Moscow State Technical University of Civil Aviation, no. 132. (in Russian)Планирование и организация потоков воздушного движения: учебное пособие / Сост. В.А. Казаков. Ульяновск: УВАУ ГА, 2008. 89 с.Kazakov, V.A. (2005). Metodika opredeleniya propusknoy sposobnosti dispetcherskikh punktov [Method for determining the throughput of control points]. Tutorial. Ulyanovsk. (in Russian)Рудельсон Л.Е. Программное обеспечение автоматизированных систем управления воздушным движением. Ч. I. Системное программное обеспечение. Кн. 2. Операционные системы реального времени: учебное пособие. М.: МГТУ ГА, 2008. 96 с.Rudelson, L.E. (2007). Programmnoe obespechenie avtomatizirovannykh system upravleniya vozdushnym dvizheniem. Ch. I. Sistemnoe programmnoe obespechenie. Kn. 2. Operatsionnye sistemy realnogo vremeni [Software for Automated Air Traffic Management Systems. Part I. System Software. Book 2. Real-time operating systems]. Tutorial. Moscow: MSTUCA. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.